(57)【要約】  転写法を利用する場合にも高性能な有機ＥＬ素子を作製できるドナー基板を提供し、また不純物の少ない高性能な有機ＥＬ素子をはじめとするデバイスを提供することを目的とする。
2011125570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成された光熱変換層と、少なくとも一部が前記光熱変換層の上面に形成された区画パターンとを含み、前記区画パターン表面にバリア層が形成されていることを特徴とする転写用ドナー基板。
【請求項２】
区画パターン内に転写層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載された転写用ドナー基板。
【請求項３】
バリア層が金属、金属酸化物、金属窒化物、珪素酸化物または珪素窒化物のいずれかを含む請求項１または２に記載された転写用ドナー基板。
【請求項４】
バリア層が金属を含む請求項１〜３のいずれかに記載された転写用ドナー基板。
【請求項５】
区画パターン上のバリア層の表面の少なくとも一部に撥液処理層が形成されている請求項１〜４のいずれかに記載された転写用ドナー基板。
【請求項６】
撥液処理層がフッ素を含むシランカップリング剤によって処理されたものであることを特徴とする請求項５に記載された転写用ドナー基板。
【請求項７】
転写層がデバイス構成材料またはその前駆体材料で構成された請求項１〜６のいずれかに記載された転写用ドナー基板。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載された転写用ドナー基板をデバイス基板と対向させる工程と、前記光熱変換層に光を照射することで転写層を前記デバイス基板に転写する工程を有するデバイスの製造方法。
【請求項９】
転写層がデバイス構成材料の前駆体材料で構成されており、該前駆体材料をデバイス構成材料に変換する工程をさらに含む請求項８記載のデバイスの製造方法。
【請求項１０】
デバイス構成材料の前駆体材料が転写材料に可溶性基を導入したものである請求項９記載のデバイスの製造方法。
【請求項１１】
デバイスが有機ＥＬ素子である請求項８〜１０のいずれかに記載のデバイスの製造方法。
【請求項１２】
少なくとも一対の電極間に挟持された発光層を含む有機化合物層を有し、有機化合物層の少なくとも一部が転写法を用いて作成された有機ＥＬ素子において、転写法を用いて作製された層のＳＩＭＳによる元素分析で検出されるフッ素強度が炭素強度比１×１０−１以下であるか、もしくは転写法を用いて作製された層のＳＩＭＳによる元素分析で検出される塩素強度が炭素強度比５×１０−３以下であることを特徴とする有機ＥＬ素子。
【請求項１３】
転写法を用いて作製された層が発光層である請求項１２記載の有機ＥＬ素子。
【請求項１４】
発光層がパターニングされており、隣り合う発光層の間隔がほぼ一定である請求項１３記載の有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬ素子をはじめとし、有機ＴＦＴや光電変換素子、各種センサーなどのデバイスを構成する薄膜のパターニングに使用される転写用ドナー基板、および、かかる転写用ドナー基板を使用するデバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機ＥＬ素子は、陰極から注入された電子と陽極から注入された正孔とが両極に挟まれた有機発光層内で再結合するものである。コダック社のＣ．Ｗ．Ｔａｎｇらによって有機ＥＬ素子が高輝度に発光することが示されて以来、多くの研究機関で検討が行われてきた。【０００３】
この発光素子は、薄型でかつ低駆動電圧下での高輝度発光と、発光層に種々の有機材料を用いることにより、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の三原色をはじめとした多様な発光色を得ることが可能であることから、カラーディスプレイとしての実用化が進んでいる。例えば、図１に示すアクティブマトリクス型カラーディスプレイにおいては、画素を構成するＲ、Ｇ、Ｂの各副画素に対応させるように少なくとも発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを高精度にパターニングする技術が要求される。また、高性能有機ＥＬ素子を実現するためには多層構造が必要であり、典型的な膜厚が０．１μｍ以下である、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層などを順に積層する必要がある。【０００４】
従来、薄膜の微細パターニングにはフォトリソグラフィー法、インクジェット法や印刷法などのウェットプロセス（塗布法）が用いられてきた。しかしながら、ウェットプロセスでは、先に形成した下地層の上にフォトレジストやインクなどを塗布した際に、極薄である下地層の形態変化や望ましくない混合などを完全に防止することが困難であり、使用できる材料が限定される。また、溶液から乾燥させることで形成した薄膜の画素内での膜厚均一性、および、基板内の画素間均一性を達成することが難しく、膜厚ムラに伴う電流集中や素子劣化が起きるために、ディスプレイとしての性能が低下するという問題があった。【０００５】
ウェットプロセスを用いないドライプロセスによるパターニング方法としてマスク蒸着法が検討されている。実際に実用化されている小型有機ＥＬディスプレイの発光層は専ら本方式でパターニングされている。しかしながら、蒸着マスクは金属板に精密な穴を開ける必要があるために、大型化と精度の両立が困難であり、また、大型化するほど基板と蒸着マスクとの密着性が損なわれる傾向にあるために、大型有機ＥＬディスプレイへの適用が難しかった。【０００６】
ドライプロセスで大型化を実現するために、あらかじめドナーフィルム上の有機ＥＬ材料をパターニングしておき、デバイス基板とドナーフィルム上の有機ＥＬ材料とを密着させた状態でドナーフィルム全体を加熱することで、有機ＥＬ材料をデバイス基板に転写させる方法が開示されている（特許文献１参照）。さらに、区画パターン（隔壁）内にパターニングされた有機ＥＬ材料をデバイス基板に接しない配置で対向させ、ホットプレートによりドナー基板全体を加熱することで有機ＥＬ材料を蒸発させ、デバイス基板に堆積させる蒸着転写法が開示されている（特許文献２参照）。しかしながら、上記手法ではドナー基板全体が加熱されて熱膨張するために、ドナー基板上にパターニングされた有機ＥＬ材料のデバイス基板に対する相対位置が変位し、しかも大型化するほど変位量が大きくなるために高精度パターニングが難しいという問題があった。さらに、近距離で対向させたデバイス基板が輻射により加熱されたり、区画パターンがある場合には、区画パターンからの脱ガスの影響などを受けたりするために、デバイス性能が悪化するという問題があった。【０００７】
ドナー基板の熱膨張による変位を防ぐ方法として、ドナー基板上に光熱変換層を形成し、その上に有機ＥＬ材料を熱蒸着により全面成膜し、光熱変換層に高強度レーザーを部分照射することにより発生した熱を利用して、全面に形成された、または区画パターンを用いずにＲ、Ｇ、Ｂを塗り分けた有機ＥＬ材料の一部分をデバイス基板にパターン転写する選択転写方式が開発されている（特許文献３〜４参照）。しかしながら、発生した熱は横方向にも拡散するので、レーザー照射範囲より広い領域の有機ＥＬ材料が転写され、その境界も明確ではない。これを防ぐためには、極めて短時間に高強度のレーザーを照射することが考えられる。しかしこの場合、有機ＥＬ材料が極めて短時間のうちに加熱されるため、最高到達温度を正確に制御することが難しい。そのため、有機ＥＬ材料が分解温度以上に達する確率が高くなり、結果としてデバイス性能が低下する問題があった。さらに、レーザーがＲＧＢ副画素ごとに選択的に照射される必要があるために、基板が大型化して画素の総数が増加するほど１枚の基板の処理時間が長くなるという問題もあった。【０００８】
ドナー基板の熱膨張による変位を防ぐ別の方法として、ドナー基板に光熱変換層を形成せずに、ドナー基板上の有機ＥＬ材料をレーザーで直接加熱する直接加熱転写法が開示されている（特許文献５参照）。特許文献５では、さらにＲ、Ｇ、Ｂを区画パターンで塗り分けておくことによりパターニングの際の混色の可能性を小さくしている。しかしながら、有機ＥＬ材料の典型的な膜厚は２５ｎｍと非常に薄いために、レーザーが十分に吸収されずにデバイス基板まで到達し、デバイス基板上の下地層を加熱してしまう問題がある。さらに、有機ＥＬ材料を昇華温度以上に加熱して十分な転写を行うには高強度のレーザーが必要となるが、区画パターンにレーザーが照射されると区画パターンが劣化するので、劣化防止のためには有機ＥＬ材料のみにレーザーが照射されるように高精度位置合わせが必要であり、大型化が困難であった。【０００９】
さらに、ドナー基板に光熱変換層を形成して、その上にＲ、Ｇ、Ｂの有機ＥＬ材料を塗り分けておき、光熱変換層にレーザーを照射して一括転写することで、ドナー基板の熱膨張による変位を防ぐ方法も開示されている（特許文献６参照）。しかしながら、ドナー基板上には区画パターンが形成されていないために、Ｒ、Ｇ、Ｂを溶液状態で塗布した際に隣の材料と混合したり、乾燥時の溶媒蒸気が隣の材料を再溶解させたりする問題があり、有機ＥＬ材料を高精度に塗り分けすることが困難であった。このため、ドナー基板上に区画パターンを設けて有機ＥＬ材料を高精度に塗りわけを可能にする方法も開示されている（特許文献７〜８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２６０８５４号公報
【特許文献２】特開２０００−１９５６６５号公報
【特許文献３】特許第３７８９９９１号公報
【特許文献４】特開２００５−１４９８２３号公報
【特許文献５】特開２００４−８７１４３号公報
【特許文献６】特開２００８−２３５０１１号公報
【特許文献７】特開２００９−１４６７１５号公報
【特許文献８】ＷＯ２００９／１５４１５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のとおり、大型化と精度を両立させるためにドナー基板上に区画パターンを設けて有機ＥＬ材料を高精度に塗りわけ、これを転写することが可能である。しかし従来の方法で作製されたドナー基板を用いて発光材料を転写して得られる素子は、蒸着法により得られる素子と比べると性能が十分でないことがあった。本発明者らはこの問題点について検討を重ねた結果、発光材料をドナー基板上の区画パターン内に塗布する際に、区画パターン材料から不純物が溶け出し発光材料と混合することが、転写後の素子性能を劣化させる要因の１つであることを見出した。【００１２】
そこで本発明はかかる問題を解決し、転写法を利用する場合にも高性能な有機ＥＬ素子を作製できるドナー基板を提供し、また不純物の少ない高性能な有機ＥＬ素子をはじめとするデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、基板上に形成された光熱変換層と、少なくとも一部が前記光熱変換層の上面に形成された区画パターンとを含み、前記区画パターン表面にバリア層が形成され、前記区画パターン内に転写層が形成されていることを特徴とする転写用ドナー基板である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、有機ＥＬ材料をはじめとした薄膜に混入する不純物を大幅に低減し、大型化かつ高精度の微細パターニングを可能にし、素子の輝度向上と耐久性向上の著しい効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のドナー基板を用いた転写により発光層がパターニングされた有機ＥＬ素子の一例を示す断面図。
【図２】本発明のドナー基板を用いた転写による有機ＥＬ素子の発光層パターニング方法の一例を示す断面図。
【図３】図２における光照射方法の一例を示す平面図。
【図４】本発明のドナー基板を用いた転写を説明する断面図。
【図５】本発明のドナー基板における撥液処理層の設計の一例を説明する断面図。
【図６】本発明のドナー基板における撥液処理層の設計の別の一例を説明する平面図。
【図７】光の照射方法の一例を示す斜視図。
【図８】光の照射方法の一例を示す斜視図。
【図９】光の照射方法の一例を示す斜視図。
【図１０】光の照射方法の一例を示す斜視図。
【図１１】本発明技術と従来技術における発光層のパターニング精度の差を説明する断面図。
【図１２】転写法と蒸着法における発光層のエッジ形状の違いを説明する断面図。
【図１３】本発明の有機ＥＬ素子の作製に適したドナー基板の構造の一例を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図２、図３および図４は、本発明のドナー基板を用いた薄膜パターニング方法の一例を示す断面図および平面図である。なお、本明細書中で使用する多くの図は、カラーディスプレイにおける多数の画素を構成するＲＧＢ副画素の最小単位を抜き出して説明している。また、理解を助けるために、横方向（基板面内方向）に比較して縦方向（基板垂直方向）の倍率を拡大している。
【００１７】
図２において、ドナー基板３０は、支持体３１、光熱変換層３３、区画パターン３４、バリア層３５、区画パターン内に存在する転写材料３７（有機ＥＬのＲＧＢ各発光材料の塗布膜）からなる。一例として、バリア層をドナー基板全面に形成した態様を（ａ）、バリア層を区画パターン上のみに形成した態様を（ｂ）に示した。有機ＥＬ素子（デバイス基板）１０は、支持体１１、その上に形成されたＴＦＴ（取出電極込み）１２と平坦化層１３、絶縁層１４、第一電極１５、正孔輸送層１６からなる。なお、これらは例示であるため、後述のように各基板の構成はこれらに限定されない。
【００１８】
このパターニング方法は、まず、ドナー基板３０の区画パターン３４と、デバイス基板１０の絶縁層１４との位置を合わせた状態で、両基板を対向するように配置する。次いでドナー基板３０の支持体３１側からレーザーを入射して光熱変換層３３に吸収させ、そこで発生する熱により転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂを同時に加熱・蒸発させ、それらをデバイス基板１０の正孔輸送層１６上に堆積させることで、発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂを一括して転写、形成するものである。転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂに挟まれる区画パターン３４の全域と、転写材料３７Ｒ、３７Ｂの外側に位置する区画パターン３４の一部の領域が転写材料３７と同時に加熱されるようにレーザーを照射することが、図２および図３の態様における特徴である。
【００１９】
図３は、図２におけるレーザー照射の様子をドナー基板３０の支持体３１側から見た模式図である。全面に形成された光熱変換層３３があるために、支持体３１（ガラス板）側から区画パターン３４や転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂは実際には見えないが、レーザーとの位置関係を説明するために点線にて図示した。レーザービームは矩形であり、転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂを跨ぐようにして照射され、かつ、転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂの並びに対して垂直方向にスキャンされる。なお、レーザービームは相対的にスキャンされればよく、レーザーを移動させても、ドナー基板３０とデバイス基板２０とのセットを移動させても、その両方でもよい。
【００２０】
図４は転写材料３７をレーザーで転写した際の断面の模式図である。ドナー基板３０の支持体３１側から入射したレーザーは光熱変換層３３を介して転写材料３７を加熱し、デバイス基板側に転写させることができる。光熱変換層の熱は区画パターン３４にも伝わるが、区画パターンのデバイス側に接するところまでは加熱されずデバイス側を熱劣化させることは生じない。
【００２１】
しかし、区画パターンと光熱変換層の界面では熱履歴により脱ガスや分解物が生成しやすい。そのため、繰り返しドナー基板を用いると、転写材料を溶解させた溶剤に不純物成分が溶出し、これが転写材料とともにデバイス基板に転写されるなどして有機ＥＬ素子などのデバイスの性能を劣化させることがわかった。不純物の溶出は区画パターンが有機、無機のいずれの材料である場合にも起こりうるが、有機材料である場合はこのような溶出が特に起こりやすい。
【００２２】
図２〜図４に示す方法においては、区画パターン上にバリア層３５が設けられているため、区画パターンからの不純物溶出（区画パターンに含まれる不純物の溶出や、区画パターンを構成する材料自体の溶出）を防止できる。また、転写材料と区画パターンが同時に加熱されるように光を当てた場合であっても、区画パターンからの脱ガスなどに起因するデバイス性能への悪影響を最小限に抑制できる。
【００２３】
また、区画パターンはフォトリソグラフィー法などにより高精度にパターニングすることができるために、異なる転写材料の転写パターンの隙間を最小にすることができる。これは、より開口率を高めて耐久性に優れた有機ＥＬディスプレイを作製できるという効果につながる。
【００２４】
本発明におけるさらに発展した態様においては、図５および図６に示すように区画パターン上のバリア層３５上に撥液処理層３６が形成されている。図５（ａ）および図６（ａ）は区画パターンよりも広く撥液処理層を設計した場合であり、塗布後の溶剤が区画パターン内でとどまり区画パターン上には塗られないため転写材料を有効に使うことができる。図５（ｂ）および図６（ｂ）は区画パターンよりも狭く撥液処理層を設計した場合であり、区画パターン上のエッジ部にも転写材料がぬれ広がるため転写材料を多めに使用するが、区画パターン内のぬれの均一性を上げることができるため転写後の膜厚均一性が向上できる。これらのどちらの場合も状況により選択できる。撥液処理層で溶剤がはじかれるため、区画パターン内に塗布された溶剤がバリア層上にぬれ広がり隣接する区画に侵入する（混色する）ことを防ぐことができる。このことは、区画パターン同士の間隔を狭くした場合にも当てはまる。したがって、転写材料を各区画パターン内に正確に塗布することができ、特に従来では達成できなかった高精度・極狭のパターンにおいて、多色の塗りわけが可能となる。また区画パターンをデバイス側の絶縁層幅より狭く設計できるので、転写材料を従来よりも均一にデバイス基板に転写することができるという大きな利点も持っている。
【００２５】
以下では、本発明をさらに詳細に説明する。
【００２６】
（１）照射光
照射光の光源としては、容易に高強度が得られ、照射光の形状制御に優れるレーザーを好ましい光源として例示できるが、赤外線ランプ、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、フラッシュランプなどの光源を利用することもできる。レーザーでは、半導体レーザー、ファイバーレーザー、ＹＡＧレーザー、アルゴンイオンレーザー、窒素レーザー、エキシマレーザーなど公知のレーザーが利用できる。本発明における目的の１つは、転写材料へのダメージを低減することであるから、短時間に高強度の光が照射される間欠発振モード（パルス）レーザーより、連続発信モード（ＣＷ）レーザーの方が好ましい。
【００２７】
照射光の波長は、照射雰囲気とドナー基板の支持体における吸収が小さく、かつ、光熱変換層において効率よく吸収されれば特に限定されない。従って、可視光領域だけでなく紫外光から赤外光まで利用できる。ドナー基板の好適な支持体の材料を考慮すると、好ましい波長領域として、３００ｎｍ〜５μｍを、更に好ましい波長領域として、３８０ｎｍ〜２μｍを例示することができる。
【００２８】
照射光の形状は図３で例示した矩形に限定されるものではない。線状、楕円形、正方形、多角形など転写条件に応じて最適な形状を選択できる。複数の光源から重ね合わせにより照射光を形成してもよいし、逆に、単一の光源から複数の照射光に分割することもできる。スキャン速度は特に限定されないが、０．０１〜２ｍ／ｓの範囲が一般的に好ましく使用される。光の照射強度が比較的小さく、より低速でスキャンすることで転写材料へのダメージを低減する場合には、スキャン速度は０．６ｍ／ｓ以下、さらに０．３ｍ／ｓ以下であることが好ましい。
【００２９】
スキャンを同じ場所に繰り返して転写を行う分割転写の場合は、分割回数を増やすことで全体の低温下を図る場合には、１回のスキャン当たりの投入熱量を減らすために、スキャン速度は比較的高速の０．３ｍ／ｓ以上であることが好ましい。このとき分割数は２回から５０回が好ましい。これは回数が少なすぎると転写時の分子の熱がデバイス側の正孔輸送層を劣化させるためであり、逆に回数が多すぎると生産性が低下するだけでなく、投入される熱量の合計が大きくなりデバイス側・ドナー側の有機分子を劣化させるからである。
【００３０】
光の照射の態様は、図２〜図４に示すような、転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂに挟まれる区画パターン３４の全域と、転写材料３７Ｒ、３７Ｂの外側に位置する区画パターン３４の一部の領域が転写材料３７と同時に加熱されるようなものに限られない。その他の態様としては、例えば、適当な幅の光（一例として、転写材料３７の少なくとも一部と区画パターン３４の少なくとも一部とが同時に加熱されるような幅の光）を照射し、これをスキャンする態様や、転写領域の一定割合を覆う光をステップ照射していく態様などが挙げられる。もちろん、これら以外の態様であってもよい。
【００３１】
具体例をいくつか示すと、照射エリアが大きい場合は図７（ａ）に示すように、ドナー基板３０の転写領域３８の全幅を覆うような光を照射することで、１回のスキャンで全転写材料を一括転写することもできる。この配置では、ドナー基板３０に対する光照射の位置合わせを大幅に軽減できる。図７（ｂ）に示すように、基板上に転写領域３８が複数存在する場合には、それらを一括転写することも可能である。デルタ配列と呼ばれるように、ＲＧＢの各副画素が一直線に並んでいない場合でも、照射光を直線的にスキャンできるために、容易に転写を実施できる。
【００３２】
照射エリアが転写領域３８の半分程度の場合は、例えば図８（ａ）に示すようにドナー基板３０の転写領域３８の半分程度の幅を覆うような光を照射し、図８（ｂ）に示すように次のスキャンで残りの半分に光を照射し、２回のスキャンで全転写材料を転写することができる。さらに、図９に示すように、スキャン方向に段違いの位置関係にある２つの光を同時にスキャンすることで、上記２回のスキャンと同様に転写材料３７を転写することもできる。光源の最大出力や光の均一性などの制約から転写領域３８の全幅を覆う１つの光を得ることが難しい場合でも、このようにすることで、擬似的に１回のスキャンと同様に全転写材料を一括転写することができる。もちろん、図１０に示すように、光の幅をさらに狭くして、数を増やすことでも同様の効果を得ることができる。
【００３３】
照射強度や転写材料の加熱温度の好ましい範囲は、照射光の均一性、照射時間（スキャン速度）、ドナー基板の支持体や光熱変換層の材質や厚さ、反射率、区画パターンの材質や形状、転写材料の材質や厚さなど様々な条件に影響される。本発明では、光熱変換層に吸収されるエネルギー密度が０．０１〜１０Ｊ／ｃｍ２
の範囲となり、転写材料が２２０〜４００℃の範囲に加熱される程度の照射条件を整えることが目安となる。
【００３４】
（２）ドナー基板
ドナー基板の支持体は、光の吸収率が小さく、その上に光熱変換層や区画パターン、転写材料を安定に形成できる材料であれば特に限定されない。条件によっては樹脂フィルムを使用することが可能であり、樹脂材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアクリル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリエポキシ、ポリプロピレン、ポリオレフィン、アラミド樹脂、シリコーン樹脂などを例示できる。
【００３５】
化学的・熱的安定性、寸法安定性、機械的強度、透明性の面で、好ましい支持体としてガラス板を挙げることができる。ソーダライムガラス、無アルカリガラス、含鉛ガラス、ホウ珪酸ガラス、アルミノ珪酸ガラス、低膨張ガラス、石英ガラスなどから条件に応じて選択することができる。本発明の転写プロセスを真空中で実施する場合には、支持体からのガス放出が少ないことが要求されるので、ガラス板は特に好ましい支持体である。
【００３６】
また、ガラスの表面を種種のカップリング剤によりコーティングしてもよく、これにより、光熱変換層との密着を向上させることができる。カップリング剤としてはＳｉ系、Ａｌ系、Ｔｉ系、Ｚｎ系などのカップリング剤があり、いずれも用いることができる。光熱変換層の金属や酸化物との密着効果が大きいカップリング剤としてはアミノシランカップリング剤、メルカプトシランカップリング剤などが好ましく用いられる。
【００３７】
光熱変換層が高温に加熱されても、支持体自体の温度上昇（熱膨張）を許容範囲内に収める必要があるので、支持体の熱容量は光熱変換層のそれより十分大きいことが好ましい。従って、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの１０倍以上であることが好ましい。許容範囲は転写領域の大きさやパターニングの要求精度などに依存するために一概には示せないが、例えば、光熱変換層が室温から３００℃上昇し、その熱拡散により支持体が加熱された場合の支持体自体の温度上昇を、光熱変換層の温度上昇分の１／１００である３℃以下に抑制したい場合には、光熱変換層と支持体の体積熱容量が同程度の場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの１００倍以上であることが好ましい。また、支持体自体の温度上昇を、光熱変換層の温度上昇分の１／３００である１℃以下に抑制したい場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの３００倍以上であることが更に好ましい。光熱変換層の体積熱容量が支持体の２倍程度である典型的な場合には、支持体の厚さは光熱変換層の厚さの２００倍以上であることが好ましく、６００倍以上であることが更に好ましい。このようにすることで、大型化しても熱膨張による寸法変位量が少なく、高精度パターニングが可能になる。
【００３８】
光熱変換層は、効率よく光を吸収して熱を発生し、発生した熱に対して安定である材料・構成であれば特に限定されない。例として、カーボンブラック、黒鉛、チタンブラック、有機顔料または金属粒子などを樹脂に分散させた薄膜、もしくは金属薄膜などの無機薄膜を利用することができる。本発明では、光熱変換層が３００℃程度に加熱されることがあるので、光熱変換層は耐熱性に優れた無機薄膜からなることが好ましく、光吸収や成膜性の面で、金属薄膜からなることが特に好ましい。金属材料としては、タングステン、タンタル、ニオブ、マンガン、モリブデン、チタン、クロム、金、銀、銅、白金、鉄、亜鉛、アルミニウム、コバルト、ニッケル、マグネシウム、バナジウム、ジルコニウム、シリコン、カーボンなどの単体や合金の薄膜、それらの積層薄膜を使用できる。
【００３９】
光熱変換層の支持体側には必要に応じて反射防止層を形成することができる。さらに、支持体の光入射側の表面にも反射防止層を形成してもよい。これらの反射防止層は屈折率差を利用した光学干渉薄膜が好適に使用され、シリコン、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの単体や混合薄膜、それらの積層薄膜を使用できる。
【００４０】
光熱変換層は転写材料の蒸発に十分な熱を与える必要があるので、光熱変換層の熱容量は転写材料のそれより大きいことが好ましい。従って、光熱変換層の厚さは転写材料の厚さより厚いことが好ましく、転写材料の厚さの５倍以上であることが更に好ましい。数値としては０．０２〜２μｍが好ましく、０．１〜１μｍが更に好ましい。光熱変換層は照射光の９０％以上、更に９５％以上を吸収することが好ましいので、これらの条件を満たすように光熱変換層の厚さを設計することが好ましい。
【００４１】
光熱変換層に入射する光が入射側に反射されて、光熱変換層での光の吸収効率が低下することを抑制するために、支持体と光熱変換層の間に反射防止層を設けることもできる。反射防止層は、透明性が高く、屈折率差が大きく異なる層の積層体であることが好ましい。これにより屈折率の差が大きい層の界面で多重反射が形成されるため、反射防止層の厚さを入射波長にあわせて調整しておくことにより、光学干渉を利用して入射波長の反射を大きく低減することができる。この反射防止層にも光熱変換層からの熱が伝わるので、反射防止層の材質は熱応力が発生しやすく、支持体との密着力が高いものが良い。その例として、金属酸化物、または金属硫化物などが挙げられる。その一例としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、ＣａＯ、ＣｄＯ、ＣｄＳ、ＣｅＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｓ３、ＳｉＯ、Ｓｉ２Ｏ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＴｈＯ２、ＷＯ３、ＺｎＳ、ＺｒＯ２などがあげられるがこれらに限られない。反射防止層を形成する場合は、光熱変換層にて発生した熱を効率よく転写材料に伝えることの妨げにならないように、要求される機能を満たす範囲内で薄くなるように設計することが好ましい。
【００４２】
光熱変換層は転写材料が存在する部分に形成されていれば、その平面形状は特に限定されない。上記において例示したようにドナー基板全面に形成されていてもよいし、例えば、区画パターンが、支持体との密着性は良好であるが光熱変換層との密着性に乏しい場合には、区画パターンの下部で光熱変換層が不連続となり、区画パターンと支持体の少なくとも一部が接触するようにパターニングされていてもよい。光熱変換層がパターニングされる場合には、区画パターンと同種の形状となる必要はなく、例えば、区画パターンが格子状で、光熱変換層はストライプ状であってもよい。光熱変換層は光吸収率が大きいことから、光熱変換層を利用して転写領域内外の適切な位置にドナー基板の位置マークを形成することが好ましい。
【００４３】
光熱変換層や反射防止層の形成方法としては、スピンコートやスリットコート、真空蒸着、ＥＢ蒸着、スパッタリング、イオンプレーティングなど、材料に応じて公知技術を利用できる。パターニングする場合には公知のフォトリソグラフィー法やレーザーアブレーションなどを利用できる。
【００４４】
区画パターンは、転写材料の境界を規定し、光熱変換層で発生した熱に対して安定である材料・構成であれば特に限定されない。無機物では酸化ケイ素や窒化ケイ素をはじめとする酸化物・窒化物、ガラス、セラミックスなどを、有機物ではポリビニル、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリスチレン、アクリル、ノボラック、シリコーンなどの樹脂を例として挙げることができる。プラズマテレビの隔壁に用いられるガラスペースト材料を本発明の区画パターン形成に用いることもできる。区画パターンの熱導電性は特に限定されないが、区画パターンを介して対向するデバイス基板に熱が拡散するのを防ぐ観点から、有機物のように熱伝導率が小さい方が好ましい。さらに、パターニング特性と耐熱性の面でも優れた材料としては、ポリイミドとポリベンゾオキサゾールを好ましい材料として例示できる。
【００４５】
なお、検討を重ねるにしたがって、これらの区画パターン構成材料、特に樹脂成分から溶出する不純物が、転写法により作製された素子の性能を低下させている大きな原因の１つであることがわかった。この不純物は、例えば感光性材料に含まれる感光剤や未反応の低分子有機成分、水分、イオン性の元素などが考えられるが、特に遊離したイオン性の元素が問題になると考えられる。このため本発明では区画パターンからの不純物の溶出を抑える手段を提供している。
【００４６】
区画パターンの成膜方法は特に限定されず、無機物を用いる場合には真空蒸着、ＥＢ蒸着、スパッタリング、イオンプレーティング、ＣＶＤ、レーザーアブレーションなどの公知技術を、有機物を用いる場合には、スピンコート、スリットコート、ディップコートなどの公知技術を利用できる。区画パターンのパターニング方法は特に限定されず、例えば公知のフォトリソグラフィー法が利用できる。フォトレジストを使用したエッチング（あるいはリフトオフ）法によって区画パターンをパターニングしてもよいし、例示した上記樹脂材料に感光性を付加させた材料を用いて、区画パターンを直接露光、現像することでパターニングすることもできる。さらに、全面形成した区画パターン層に型を押しつけるスタンプ法やインプリント法、樹脂材料を直接パターニング形成するインクジェット法やノズルジェット法、各種印刷法などを利用することもできる。
【００４７】
区画パターンの形状としては、図３にて既に例示した格子状構造に限定されるのではなく、例えば、ドナー基板３０上に３種類の転写材料３７Ｒ、３７Ｇ、３７Ｂが形成されている場合には、区画パターン３４の平面形状がｙ方向に伸びるストライプであってもよい。
【００４８】
区画パターンの厚さについては特に限定されず、転写材料はデバイス基板の被転写面に直接接しない方が好ましく、また、ドナー基板の転写材料とデバイス基板の被転写面との間隙は、１〜１００μｍ、さらに２〜２０μｍの範囲に保つことが好ましいので、区画パターンの厚さは転写材料の厚さより厚く、また、１〜１００μｍ、さらに２〜２０μｍの厚さであることが好ましい。また、区画パターン内に転写材料を塗布する際に溶剤が区画パターンからあふれないように塗布する必要があるがこのためにはさらに厚いことが好ましく４μｍ以上が好ましい。このような厚さの区画パターンをデバイス基板に対向させることで、ドナー基板の転写材料とデバイス基板の被転写面との間隙を一定値に保つことが容易になり、また、蒸発した転写材料が他の区画へ侵入する可能性を低減できる。
【００４９】
区画パターンの断面形状は、蒸発した転写材料がデバイス基板に均一に堆積することを容易にするために、順テーパー形状であることが好ましい。図２で例示したように、デバイス基板１０の上に絶縁層１４のようなパターンが存在する場合には区画パターン３４の幅よりも絶縁層１４の幅の方が広いことが好ましい。また、位置合わせの際には、区画パターン３４の幅が絶縁層１４の幅に収まるように配置することが好ましい。この場合には、区画パターン３４が薄くても、絶縁層１４を厚くすることで、ドナー基板３０とデバイス基板１０とを所望の間隙に保持することができる。区画パターンの典型的な幅は５〜５０μｍ、ピッチは２５〜３００μｍであるが、用途に応じて最適な値に設計すればよく、特に限定はされない。
【００５０】
区画パターン上にはバリア層が設けられる。バリア層は、前述の通り区画パターンから転写材料を含む溶液への不純物等の溶出を防ぐためのものである。また、転写材料を含む溶液の溶媒が区画パターンへ侵入し、ドナー基板を汚染したり、侵入した溶媒が隣の区画へ混入したりすることを防ぐ役割も果たす。
【００５１】
バリア層を形成する材料の一例として、金属、金属酸化物、金属窒化物、珪素酸化物、珪素窒化物などが挙げられる。ドナー基板は繰り返し洗浄され再利用されることが多いため、膜の剥離が起きないような耐久性が求められることから、光熱変換層および区画パターンとの密着性が高い材料を選ぶことが好ましい。上記の中でも金属、その一例としてクロム、ニッケル、亜鉛、チタン、バナジウム、タンタル、マンガンなどが密着性の上で好ましい。更に光熱変換層と同種の金属であれば光熱変換層との密着性が向上するのでより好ましい。また、バリア層として金属が好ましい点については他にも以下の理由が挙げられる。金属は密度が高く、被覆性が高いことから、区画パターンからの低分子成分の溶出を大きく抑えることができる。また、塑性変形に対して伸びることができるため、熱応力に対してクラックが発生しにくく、不純物溶出の点で大きな利点がある。
【００５２】
また、バリア層を複数層設けることも可能で、この場合は各層ごとに上記の材料を自由に組み合わせて用いることができる。中でも、区画パターンや光熱変換層と接する部分に密着層を設け、最表面に耐候性の良好な材料を設けることがさらに好ましい。密着層にはクロム、ニッケル、亜鉛、チタン、バナジウム、タンタル、マンガンのいずれかを含有することが好ましく、またその表面を少し酸化または窒化させてもかまわない。最表面層には化学的に安定な金・銀・白金・パラジウム・ロジウム・イリジウム・ルテニウム・オスミウムなどの貴金属類、金属酸化物、珪素酸化物、珪素窒化物や、耐酸性に優れた金属の層が形成されていることが望ましい。耐酸性に優れた金属としてはバナジウム、ニオブ、タンタル、チタン、ジルコン、ハフニウム・タングステンなどが例として挙げられる。最表面に珪素酸化物を用いると材料そのものは高いバリア性を持つが、珪素酸化物自体が多孔質になりやすく、その場合は表面積が増してしまい逆に吸湿しやすくなる。これに付随して洗浄の際には塩素など、撥液処理の際にはフッ素などのイオン性不純物の表面残留量が増加し、それが転写された素子の性能が低下する場合が発生する。このため金属、特に貴金属のような最表面層を設ける方が平滑な表面状態を形成しやすく望ましい。
【００５３】
バリア層の作製方法は特に限定されないが、一般的にはスパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法などが考えられる。厚みも特に限定されないが耐久性の観点から０．０５μｍ以上が好ましい。区画パターン内（セル内）にもバリア層を形成する図２（ａ）の場合は、光熱変換層からバリア層を介して転写材料へ効率的に熱伝導を行う観点から、バリア層の厚さは０．７μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以下がより好ましい。区画パターン上のみにバリア層を形成する図２（ｂ）の場合はバリア層をさらに厚くすることができ、耐久性を向上させることができる。また、区画パターン上のみにバリア層を形成する場合の作製方法は特に限定されないが、その一例として区画パターン上のみ開口させたマスクを用いて真空蒸着法やスパッタ法で区画パターン上のみにバリア層を形成する方法がある。また、区画パターン全面にバリア層を形成し、その後に区画パターン以外の部分が露出するようにフォトリソグラフィー法でレジスト形成し、開口部をエッチングして区画パターン上のみにバリア層を形成することもできる。なお、バリア層は少なくとも区画パターンを覆っていればよいので、区画パターン内にもバリア層を形成する場合は、その一部のみに形成してもよい。
【００５４】
区画パターン上のバリア層の表面には、転写材料を溶解させた溶液を撥液させることにより区画パターン内に留めるための撥液処理層が設けられることが好ましい。撥液処理層は転写材料を溶解させるために用いられている溶媒に対して接触角が大きいことが好ましく、４０°以上が好ましく、６０°以上がより好ましい。撥液処理層は薄いほどそこから溶出するおそれのある不純物の絶対量が少ないので好ましいが、薄すぎると撥液処理の効果が損なわれるおそれがある。よって撥液処理層を設ける場合の好ましい厚さは０．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。後述する単分子膜の場合は１ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。なお、撥液処理層は必ずしも連続膜である必要はなく、バリア層上で溶液を弾き、塗りの区画分けができる機能があればよい。
【００５５】
撥液処理層を設けるための具体的な手法としては、区画パターン上にさまざまな低表面エネルギーの有機膜、特にフッ素を含む有機材料の層を作製して区画パターン上面に撥液機能をもたせることが望ましい。その処理層作製方法の一例として区画パターン上のバリア層の表面に、（１）シリコーン樹脂、（２）フッ化ビニル樹脂、骨格にフッ素を含むアクリル樹脂やポリイミド樹脂などのフッ素含有高分子材料、または（３）フッ素を含むカップリング剤などの層を形成することがあげられる。特にフッ素を含むシランカップリング剤はバリア層上に単分子膜を形成し、高分子材料と異なり内部に不純物を吸蔵しない。このため転写材料を塗布した際に溶媒に溶け出す不純物が他の有機高分子膜やシリコーン膜に比べ圧倒的に減少するので特に好ましい。また、高分子材料の撥液処理層では、バリア層と強固な密着性を持たないことにより、ドナー基板を繰り返し使用すると撥液処理層が剥離することがある。こうして高分子材料そのものに含まれる不純物が熱や溶剤の浸透により徐々に溶出してしまい、転写材料に混入し有機ＥＬ素子の性能を劣化させてしまう場合がある。これに対しフッ素を含むシランカップリング剤の場合は、撥液機能を持ちバリア層の材料表面に化学的に結合する膜が強固にバリア層を被覆するため、溶媒の浸透が発生せず、不純物溶出が非常に抑えられる。
【００５６】
フッ素を含むカップリング剤は化学構造式で示すと、次の式で表されるような化合物が代表的な構造としてあげられる。特に、直鎖状のパーフルオロアルキル基をもつカップリング剤がバリア層との密着力が高くなり、耐久性が向上するので好ましい。
（１）ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（２）ＣＦ３ＣＨ２ＳｉＣｌ３
（３）ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３
（４）ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（５）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣｌ３
（６）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（７）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）Ｃｌ２
（８）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＣＨ３）（ＯＣＨ３）２
（９）（ＣＨ３）３ＳｉＯＳＯ２ＣＦ３
（１０）ＣＦ３ＣＯＮ（ＣＨ３）ＳｉＣＨ３
（１１）ＣＦ３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１２）ＣＦ３ＣＨ２ＯＳｉ（ＯＣＨ３）３
（１３）ＣＦ３ＣＯＯ（ＣＨ２）１５Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１４）ＣＦ３（ＣＦ２）３〜１５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１５）ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１６）ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
（１７）ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３ 
（１８）ＣＦ３（ＣＦ２）１１ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３ 
（１９）ＣＦ３（ＣＦ２）１１ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３ 
撥液処理層の区画パターン上への作製方法は特に限定されないが、感光性レジストをバリア層上の全面に塗布し、区画パターン上のみ開口させて開口部を処理する方法が挙げられる。またフィルムやガラスに撥液材料を塗布し、撥液未処理のバリア層つきドナー基板に対向させて貼り合わせ、フィルムまたはガラス上の撥液材料をドナー基板の区画パターン上に移しとることもできる。また、溶剤を用いてインクジェット法やノズル塗布法を用いて区画パターンの上部のみに塗布するなどさまざまな方法が挙げられる。
【００５７】
（３）転写材料
転写材料は、有機ＥＬ素子をはじめとし、有機ＴＦＴや光電変換素子、各種センサーなどのデバイスを構成する薄膜を形成する材料である。転写材料は、有機材料、金属を含む無機材料いずれでもよく、加熱された際に、蒸発、昇華、あるいはアブレーション昇華するか、あるいは、接着性変化や体積変化を利用して、ドナー基板からデバイス基板へと転写されるものであればよい。また、転写材料が薄膜形成材料の前駆体であり、転写前あるいは転写中に熱や光によって薄膜形成材料に変換されて転写膜が形成されてもよい。
【００５８】
転写材料の厚さは、それらの機能や転写回数により異なる。例えば、フッ化リチウムなどのドナー材料（電子注入材料）を転写する場合には、その厚さは１ｎｍで十分であるし、電極材料の場合には、その厚さは１００ｎｍ以上になることもある。本発明の好適なパターニング薄膜である発光層の場合は、転写材料の厚さは１０〜１００ｎｍが、さらに２０〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００５９】
転写材料の形成方法は特に限定されず、真空蒸着やスパッタリングなどのドライプロセスを利用することもできるが、大型化に対応が容易な方法として、少なくとも転写材料と溶媒からなる溶液を区画パターン内に塗布し、前記溶媒を乾燥させた後に転写することが好ましい。塗布法としては、インクジェット、ノズル塗布、電界重合や電着、オフセットやフレキソ、平版、凸版、グラビア、スクリーンなどの各種印刷などを例示できる。特に、本発明では各区画パターン内に定量の転写材料を正確に形成することが重要であり、この観点から、インクジェットを特に好ましい方法として例示できる。
【００６０】
区画パターンがないと、塗液から形成されるＲＧＢ有機ＥＬ材料層は互いに接することになり、その境界は一様ではなく、少なからず混合層が形成される。これを防ぐために、互いに接しないように隙間を空けて形成した場合には、境界領域の膜厚を中央と同一にすることが困難である。いずれの場合も、この境界領域はデバイスの性能低下を招くために転写することができないので、ドナー基板上の有機ＥＬ材料パターンよりも幅の狭い領域を選択的に転写する必要がある。従って、実際に使用可能な有機ＥＬ材料の幅が狭くなり、有機ＥＬディスプレイを作製した際には、開口率の小さな（非発光領域の面積が大きな）画素となってしまう。また、境界領域を除いて転写しなければならない都合上、一括転写ができないので、Ｒ、Ｇ、Ｂを順次にレーザー照射して、それぞれ独立に転写する必要があり、高強度レーザー照射の高精度位置合わせが必要となる。このような問題を解決する観点から、区画パターンと塗液から形成された転写材料を有するドナー基板を用いて、前記の方法で一括転写する方法を、本発明の特に好ましい態様として例示できる。
【００６１】
転写材料と溶媒とからなる溶液を塗布法に適用する場合には、一般的には界面活性剤や分散剤などを添加することで溶液の粘度や表面張力、分散性などを調整してインク化することが多い。しかしながら、本発明では、それらの添加物が転写材料に残留物として存在すると、転写時にも転写膜内に取り込まれて、不純物としてデバイス性能に悪影響を及ぼすことが懸念される。従って、これらの不純物の添加または意図せぬ混入を最小にすることが好ましく、乾燥後の転写材料の純度が９５％以上、さらに９８％以上となるように溶液を調製することが好ましい。インク中の溶剤以外の成分に占める転写材料の割合を９５重量％以上とすることで、このような調整が可能である。
【００６２】
溶媒としては、水、アルコール、炭化水素、芳香族化合物、複素環化合物、エステル、エーテル、ケトンなど公知の材料を使用することができる。本発明において好適に使用されるインクジェット法では、１００℃以上、さらに１５０℃以上の比較的高沸点の溶媒が使用されること、さらに、有機ＥＬ材料の溶解性に優れていることから、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルイミダゾリジノン（ＤＭＩ）、γ−ブチルラクトン（γＢＬ）、安息香酸エチル、テトラヒドロナフタレン（ＴＨＮ）、キシレン、クメンなどを好適な溶媒として例示できる。
【００６３】
転写材料が溶解性と転写耐性、転写後のデバイス性能を全て満たす場合には、転写材料自体（デバイス構成材料）を溶媒に溶解させることが好ましい。転写材料が溶解性に乏しい場合には、転写材料に、アルキル基などの溶媒に対する可溶性基を導入することで、可溶性を改良することができる。このような材料を本明細書では転写材料（デバイス構成材料）の前駆体という。デバイス性能面で優れる転写材料に可溶性基を導入した場合には、性能が低下することがある。その場合には、例えば転写時の熱において、この可溶性基を脱離させて原型材料をデバイス基板に堆積させることもできる。
【００６４】
可溶性基を導入した転写材料を転写する際に、ガスの発生や転写膜への脱離物の混入を防止するためには、転写材料が塗布時に溶媒に対する可溶性基をもち、塗布後に熱または光によって可溶性基を変換または脱離させた後に、転写材料を転写することが好ましい。例えば、ベンゼン環やアントラセン環を有する材料を例に挙げると、式（１）〜（２）に示すような可溶性基をもつ材料に光を照射して原型材料に変換することができる。また、式（３）〜（６）に示すように、可溶性基としてエチレン基やジケト基などの分子内架橋構造を導入し、そこからエチレンや一酸化炭素を脱離させるプロセスによって原型材料に復帰させることもできる。可溶性基の変換または脱離は乾燥前の溶液状態でも、乾燥後の固体状態でもよいが、プロセス安定性を考慮すると、乾燥後の固体状態で実施することが好ましい。転写材料の原型分子は非極性的であることが多いために、固体状態にて可溶性基を脱離する際に脱離物を転写材料内に残留させないためには、脱離物の分子量は小さく極性的（非極性的な原型分子に対して反発的）であることが好ましい。また、転写材料内に吸着されている酸素や水を脱離物と一緒に除去するためには、脱離物がこれらの分子と反応しやすいことが好ましい。これらの観点からは一酸化炭素を脱離するプロセスで可溶化基を変換または脱離することが特に好ましい。本手法はナフタセン、ピレン、ペリレンなどの縮合多環炭化水素化合物の他、縮合多環複素化合物にも適用できる。もちろん、これらは置換されていても無置換であっても良い。
【００６５】
【化１】
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【００６６】
（４）デバイス基板
デバイス基板の支持体は特に限定されず、ドナー基板で例示した材料を用いることができる。両者を対向させて転写材料を転写させる際に、温度変化による熱膨張の違いによりパターニング精度が悪化するのを防ぐためには、デバイス基板とドナー基板の支持体の熱膨張率の差は１０ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、またこれらの基板が同一材料からなることが更に好ましい。ドナー基板の特に好ましい支持体として例示したガラス板は、デバイス基板の特に好ましい支持体としても例示できる。なお、両者の厚さは同じでも異なっていてもよい。
【００６７】
デバイス基板は転写時には支持体のみから構成されていてもよいが、デバイスの構成に必要な構造物をあらかじめ支持体上に形成しておくほうが一般的である。例えば、図１に示した有機ＥＬ素子では、絶縁層１４や正孔輸送層１６までを従来技術によって形成しておき、それをデバイス基板として使用することができる。
【００６８】
上記絶縁層のような構造物は必須ではないが、デバイス基板とドナー基板とを対向させる際に、ドナー基板の区画パターンがデバイス基板に形成済みの下地層に接触し、傷つけることを防止する観点から、デバイス基板にあらかじめ形成されているのが好ましい。絶縁層の形成には、ドナー基板の区画パターンとして例示した材料や成膜方法、パターニング方法を利用することができる。絶縁層の形状や厚さ、幅、ピッチについても、ドナー基板の区画パターンで例示した形状や数値を例示することができる。
【００６９】
（５）転写プロセス
ドナー基板とデバイス基板とを真空中で対向させ、転写空間をそのまま真空に保持した状態で大気中に取り出し、転写を実施することができる。例えば、ドナー基板の区画パターンおよび／またはデバイス基板の絶縁層を利用して、これらに囲まれた領域を真空に保持することができる。この場合には、ドナー基板および／またはデバイス基板の周辺部に真空シール機能を設けてもよい。デバイス基板の下地層、例えば正孔輸送層が真空プロセスで形成され、発光層を本発明によってパターニングし、電子輸送層も真空プロセスで形成する場合は、ドナー基板とデバイス基板とを真空中で対向させ、真空中で転写を実行することが好ましい。この場合に、ドナー基板とデバイス基板とを真空中で高精度に位置合わせし、対向状態を維持する方法には、例えば、液晶ディスプレイの製造プロセスにおいて使用されている、液晶材料の真空滴下・貼り合わせ工程などの公知技術を利用することができる。また、転写雰囲気によらず、転写時にドナー基板を放熱あるいは冷却することもできるし、ドナー基板を再利用する場合には、ドナー基板をエンドレスベルトとして利用することも可能である。金属などの良導体で形成した光熱変換層を利用することで、ドナー基板を静電方式により容易に保持することができる。
【００７０】
本発明においては蒸着モードの転写が好ましいために、１回の転写において単層の転写膜をパターニングすることが好ましい。しかしながら、剥離モードやアブレーションモードを利用することで、例えば、ドナー基板上に電子輸送層／発光層の積層構造を形成しておき、その積層状態を維持した状態でデバイス基板に転写することで、発光層／電子輸送層の転写膜を１回でパターニングすることもできる。
【００７１】
転写雰囲気は大気圧でも減圧下でもよい。例えば、反応性転写の場合には、酸素などの活性ガスの存在下で転写を実施することもできる。本発明では転写材料の転写ダメージの低減が課題の１つであるので、窒素ガスなどの不活性ガス中、あるいは真空下であることが好ましい。圧力を適度に制御することで、転写時に膜厚ムラの均一化を促進することが可能である。転写材料へのダメージ低減や転写膜への不純物混入の低減、蒸発温度の低温化の観点では、真空下であることが特に好ましい。
【００７２】
本発明のドナー基板は、区画パターンと発光層がバリア層によって隔てられているため、基板表面の洗浄性が向上している。このことによりドナー基板表面のイオン性不純物の洗浄が容易になるため、転写層を塗布した際の不純物の混入を大きく減らすことができる。そのため、転写膜内の不純物も低減できる。特に不純物としてのフッ素、塩素などのハロゲンは素子の性能を大きく低下させることがわかっており、本発明のドナー基板を用いた転写方法によって、素子への不純物混入を抑制し素子の性能を大きく向上できる。
【００７３】
塗布法により形成した薄膜を有機ＥＬ素子の機能層として直接利用する従来法の問題の１つは膜厚ムラであった。本発明においても、塗布法によって転写材料を形成した時点では同等の膜厚ムラが発生しうるが、本発明における好ましい転写方式である蒸着モードでは、転写時に転写材料が分子（原子）レベルにほぐれた状態で蒸発した後に、デバイス基板に堆積するために、転写膜の膜厚ムラは軽減される。従って、例えば、塗布時には転写材料が顔料のように分子集合体からなる粒子であり、たとえ転写材料がドナー基板上において連続膜ではなくても、それを転写時に分子レベルにほぐして蒸発させ、堆積させることで、デバイス基板上においては膜厚均一性にすぐれた転写膜を得ることができる。
【００７４】
次に、本発明のパターニング方法を用いてデバイスを製造する方法について説明する。本発明において、デバイスとは有機ＥＬ素子をはじめとし、有機ＴＦＴや光電変換素子、各種センサーなどをいう。有機ＴＦＴでは有機半導体層や絶縁層、ソース、ドレイン、ゲートの各種電極などを、有機太陽電池では電極などを、センサーではセンシング層や電極などを本発明によりパターニングすることができる。以下では、有機ＥＬ素子を例に挙げてその製造方法について説明する。
【００７５】
図１は、有機ＥＬ素子１０（ディスプレイ）の典型的な構造の例を示す断面図である。支持体１１上にＴＦＴ１２や平坦化層１３などで構成されるアクティブマトリクス回路が構成されている。素子部分は、その上に形成された第一電極１５／正孔輸送層１６／発光層１７／電子輸送層１８／第二電極１９である。第一電極の端部には、電極端における短絡発生を防止し、発光領域を規定する絶縁層１４が形成される。素子構成はこの例に限定されるものではなく、例えば、第一電極と第二電極との間に正孔輸送機能と電子輸送機能とを合わせもつ発光層が一層だけ形成されていてもよく、正孔輸送層は正孔注入層と正孔輸送層との、電子輸送層は電子輸送層と電子注入層との複数層の積層構造であってもよく、発光層が電子輸送機能をもつ場合には電子輸送層が省略されてもよい。また、第一電極／電子輸送層／発光層／正孔輸送層／第二電極の順に積層されていてもよい。また、これらの層はいずれも単層であっても複数層であってもよい。なお、図示されていないが、第二電極の形成後に、公知技術あるいは本発明のパターニング方法を利用して、保護層の形成やカラーフィルターの形成、封止などが行われてもよい。
【００７６】
カラーディスプレイでは少なくとも発光層がパターニングされる必要があり、発光層は本発明において好適にパターニングされる薄膜である。絶縁層や第一電極、ＴＦＴなどは公知のフォトリソグラフィー法によりパターニングされることが多いが、本発明のドナー基板を用いた方法によりパターニングしてもよい。また、正孔輸送層や電子輸送層、第二電極などの少なくとも一層をパターニングする必要がある場合には、本発明のドナー基板を用いた方法によりパターニングしてもよい。また、発光層のうちＲ、Ｇのみを本発明によりパターニングして、その上にＢの発光層とＲ、Ｇの電子輸送層を兼ねる層を全面形成することもできる。
【００７７】
図１に示した有機ＥＬ素子の作製例としては、第一電極１５まではフォトリソグラフィー法を、絶縁層１４は感光性ポリイミド前駆体材料を利用した公知技術によりパターニングし、その後、正孔輸送層１６を真空蒸着法を利用した公知技術によって全面形成する。この正孔輸送層１６を下地層として、その上に、図２に示した本発明のドナー基板を用いた方法により、発光層１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂをパターニングする。その上に、電子輸送層１８、第二電極１９を真空蒸着法などを利用した公知技術によって全面形成すれば、有機ＥＬ素子を完成することができる。
【００７８】
発光層は単層でも複数層でもよく、各層の発光材料は単一材料でも複数材料の混合物であってもよい。発光効率、色純度、耐久性の観点から、発光層はホスト材料とドーパント材料との混合物の単層構造であることが好ましい。従って、発光層を成膜する転写材料はホスト材料とドーパント材料との混合物であることが好ましい。
【００７９】
区画パターン内に転写材料を配置する際に、後述の塗布法を利用する場合には、ホスト材料とドーパント材料との混合溶液を塗布、乾燥させて転写材料を形成することができる。ホスト材料とドーパント材料との溶液を別に塗布してもよい。転写材料を形成した段階でホスト材料とドーパント材料とが均一に混合されていなくても、転写時に両者が均一に混合されればよい。また、転写時にホスト材料とドーパント材料との蒸発温度の違いを利用して、発光層中のドーパント材料の濃度を膜厚方向に変化させることもできる。
【００８０】
発光材料としては、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ピレン誘導体、トリス（８−キノリノラート）アルミニウム（Ａｌｑ３）などのキノリノール錯体やベンゾチアゾリルフェノール亜鉛錯体などの各種金属錯体、ビススチリルアントラセン誘導体、テトラフェニルブタジエン誘導体、クマリン誘導体、オキサジアゾール誘導体、ベンゾオキサゾール誘導体、カルバゾール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、ピロロピリジン誘導体、ペリノン誘導体、シクロペンタジエン誘導体、オキサジアゾール誘導体、チアジアゾロピリジン誘導体、ルブレン、キナクリドン誘導体、フェノキサゾン誘導体、ペリノン誘導体、ペリレン誘導体、クマリン誘導体、クリセン誘導体、ピロメテン誘導体、リン光材料と呼ばれるイリジウム錯体系材料などの低分子材料や、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリパラフェニレン誘導体、ポリチオフェン誘導体などの高分子材料を例示することができる。特に、発光性能に優れ、本発明のパターニング方法に好適な材料としては、アントラセン誘導体、ナフタセン誘導体、ピレン誘導体、クリセン誘導体、ピロメテン誘導体、各種リン光材料を例示できる。
【００８１】
正孔輸送層は単層でも複数層でもよく、各層は単一材料でも複数材料の混合物であってもよい。正孔注入層と呼ばれる層も正孔輸送層に含まれる。正孔輸送性（低駆動電圧）や耐久性の観点から、正孔輸送層には正孔輸送性を助長するアクセプタ材料が混合されていてもよい。従って、正孔輸送層を成膜する転写材料は単一材料からなっても複数材料の混合物からなってもよい。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。
【００８２】
正孔輸送材料としては、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−ジナフチル−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン（ＮＰＤ）やＮ，Ｎ’−ビフェニル−Ｎ，Ｎ’−ビフェニル−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−Ｎ，Ｎ’−（Ｎ−フェニルカルバゾリル）−１，１’−ジフェニル−４，４’−ジアミンなどに代表される芳香族アミン類、Ｎ−イソプロピルカルバゾール、ピラゾリン誘導体、スチルベン系化合物、ヒドラゾン系化合物、オキサジアゾール誘導体やフタロシアニン誘導体に代表される複素環化合物などの低分子材料や、これら低分子化合物を側鎖に有するポリカーボネートやスチレン誘導体、ポリビニルカルバゾール、ポリシランなどの高分子材料を例示できる。アクセプタ材料としては、７，７，８，８−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）、ヘキサアザトリフェニレン（ＨＡＴ）やそのシアノ基誘導体（ＨＡＴ−ＣＮ６）などの低分子材料を例示することができる。また、第一電極表面に薄く形成される酸化モリブデンや酸化ケイ素などの金属酸化物も正孔輸送材料やアクセプタ材料として例示できる。
【００８３】
電子輸送層は単層でも複数層でもよく、各層は単一材料でも複数材料の混合物であってもよい。正孔阻止層や電子注入層と呼ばれる層も電子輸送層に含まれる。電子輸送性（低駆動電圧）や耐久性の観点から、電子輸送層には電子輸送性を助長するドナー材料が混合されていてもよい。電子注入層と呼ばれる層は、このドナー材料として論じられることも多い。電子輸送層を成膜する転写材料は単一材料からなっても複数材料の混合物からなってもよい。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。
【００８４】
電子輸送材料としては、Ａｌｑ３や８−キノリノラートリチウム（Ｌｉｑ）などのキノリノール錯体、ナフタレン、アントラセンなどの縮合多環芳香族誘導体、４，４’−ビス（ジフェニルエテニル）ビフェニルに代表されるスチリル系芳香環誘導体、アントラキノンやジフェノキノンなどのキノン誘導体、リンオキサイド誘導体、ベンゾキノリノール錯体、ヒドロキシアゾール錯体、アゾメチン錯体、トロポロン金属錯体およびフラボノール金属錯体などの各種金属錯体、電子受容性窒素を含むヘテロアリール環構造を有する化合物などの低分子材料や、これら低分子化合物を側鎖に有する高分子材料を例示できる。
【００８５】
ドナー材料としては、リチウムやセシウム、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属、それらのキノリノール錯体などの各種金属錯体、フッ化リチウムや酸化セシウムなどのそれらの酸化物やフッ化物を例示することができる。電子輸送材料やドナー材料は各ＲＧＢ発光層との組み合わせによる性能変化が起こりやすい材料の１つであり、本発明によりパターニングされる別の好ましい例として例示される。
【００８６】
第一電極および第二電極は、発光層からの発光を取り出すために少なくとも一方が透明であることが好ましい。第一電極から光を取り出すボトムエミッションの場合には第一電極が、第二電極から光を取り出すトップエミッションの場合には第二電極が透明である。区画パターン内に転写材料を配置する際は、発光層と同様に、様々な手法にて形成することができる。また、転写の際に、例えば転写材料と酸素を反応させるなど、反応性転写を実施することもできる。透明電極材料およびもう一方の電極には、例えば、特開平１１−２１４１５４号公報記載の如く、従来公知の材料を用いることができる。
【００８７】
本発明のドナー基板を用いて、転写法により作製される有機ＥＬ素子は次のような特徴を有する。例えば、転写層が発光層（Ｒ、Ｇ、Ｂ）である場合、レーザー照射してデバイス基板に転写された発光層はドナー基板のパターンをトレースする。つまり図１１（ａ）に示すように、一定間隔で発光層がパターニングされたドナー基板を用いると、デバイス基板では、隣り合う発光層の間隔はほぼ一定となる。図１１（ａ）においてＲ、Ｇ、Ｂと記載された部分にのびる破線はそれぞれの発光層の幅方向の中心位置を示す。隣り合う発光層間の中心位置同士の距離はほぼ一定である。なお、図１１（ａ）では図２や図３と同様の方法でレーザー照射する態様を例示したが、他の照射方法、例えば区画パターンと転写層の一部がレーザー照射されるようにしてから、レーザーをＲ、Ｇ、Ｂの並び方向にスキャンする態様などであっても同様の結果となる。
【００８８】
一方、蒸着法によって発光層が作製される場合を図１１（ｂ）に示す。ここではＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの蒸着時にマスクの位置合わせが必要であるが、その位置合わせを完全に行うことは困難である。マスク位置の誤差が生じた部位では、Ｒ、Ｇ、Ｂが一定間隔とならない場合が生じる。また、区画パターンを持たないドナー基板３枚にＲ、Ｇ、Ｂの発光層をそれぞれ形成し、部分転写する方法を図１１（ｃ）に示す。この場合は３回のレーザー照射の位置合わせを完全に行うことが困難であり、蒸着法と同様、Ｒ、Ｇ、Ｂが一定間隔とならない場合が生じる。このことから、本発明のドナー基板を用いた転写法では高精度にＲ、Ｇ、Ｂのパターニングを行い、その間隔をほぼ一定にできることがわかる。
【００８９】
また、本発明のドナー基板を用いて、転写法により作製される有機ＥＬ素子の別の特徴を説明する。レーザーにより転写を行なうと、図１２（ａ）のように転写先では転写膜２７のエッジにおいて膜厚がなだらかに減衰する特徴がある（図１２（ａ）は一見、パターンのエッジが中央よりも盛り上がっているようであるが、エッジには順テーパー形状の区画パターンが存在するため、転写膜の膜厚はエッジに向かうにつれなだらかに減衰している）。一方、図１２（ｂ）に示すようにマスク蒸着では蒸着源から直線的に発光層の分子が飛来して基板に付着するため、エッジにおける膜厚の減衰が急峻となる。このように転写膜のエッジを観察することにより、蒸着法か転写法のどちらによって形成されたかを区別することもできる。
【００９０】
以上の通り、本発明の有機ＥＬ素子は、有機化合物層の少なくとも一部が転写法を用いて作製された場合であっても、該有機化合物層に混入されるハロゲンに代表される不純物が大きく低減され、優れた発光性能を示すものである。そのような有機ＥＬ素子は、好ましくは、例えば、少なくとも一対の電極間に挟持された発光層を含む有機化合物層を有し、有機化合物層の少なくとも一部が転写法を用いて作成された有機ＥＬ素子において、以下のいずれかを満たす有機ＥＬ素子である。
（１）転写法を用いて作製された層のＳＩＭＳによる元素分析で検出されるフッ素強度が炭素強度比１×１０−１以下であること。
（２）転写法を用いて作製された層のＳＩＭＳによる元素分析で検出される塩素強度が炭素強度比５×１０−３以下であること。
【００９１】
より好ましくは、前記（１）および（２）の両方を満たす有機ＥＬ素子である。さらに好ましくは、転写法を用いて作製された層が発光層であるものである。
【００９２】
ここで、フッ素強度、塩素強度および炭素強度とは、ＳＩＭＳによる元素分析におけるピーク強度であり、フッ素強度または塩素強度の炭素強度比とは、フッ素強度または塩素強度を炭素強度で除したものである。一般的な有機ＥＬ発光材料では材料に含まれる炭素濃度が材料種類によらずほぼ一定となるので、ＳＩＭＳで検出される炭素強度も材料によらず近い値をとる。このため、炭素強度を基準値として用いることができる。
【００９３】
有機ＥＬ素子において、例えば発光層のＳＩＭＳによる元素分析を行うには、例えば以下のようにすることができる。陰極または陽極から有機ＥＬ素子内部に向かい、深さ方向にエッチングを行う。こうして発光層の部分を露出させ、その表面にイオン照射し放出される元素を質量分析器で検出する。なお、有機層が多層形成された有機ＥＬ素子において発光層に該当する部分を検出する方法は特に限定されないが、一例としては、発光層に特徴的な元素やその濃度分布がある場合はＳＩＭＳによりその元素や分布を観測して発光層の領域を検出する方法が簡便である。上記元素分析と同時に行うことができるためである。そのほかの方法として、有機ＥＬ素子を積層方向に対して斜め方法に切削して、その切削面についてフォトルミネッセンスやカソードルミネッセンスなどの発光分析をする方法が挙げられる。この方法によれば、発光色に対応した発光が認められる部位を観察できる。その結果と、斜め切削面における電極位置と切削の傾きから発光層の位置を算定することができる。また有機ＥＬ素子の断面のＴＥＭやＳＥＭを用いて有機層の構造を観察して発光層の位置を検出することもできる。これらの手法を組み合わせて発光層の位置を検出し、総合的に判断して発光層と認められる位置においてＳＩＭＳにより発光層内の元素を測定することが好ましい。
【００９４】
このような有機ＥＬ素子が本発明のドナー基板により作製できることは既に説明したとおりであるが、その作製方法はこれには限られない。区画パターンを有するドナー基板を用いた転写法を利用する場合において、区画パターンからの不純物溶出が抑制できる構造のドナー基板が用いられていれば同様の特徴を有する有機ＥＬ素子を作製することができる。
【００９５】
区画パターンなどからの不純物溶出を低減できる構造の例を図１３に示す。図１３（ａ）は本発明のドナー基板を改良したものの一例であり、光熱変換層３３と支持体３１の間に反射防止層３９を形成し光の吸収率を向上させた場合である。反射防止層３９として不純物が溶出しやすい材質を用いた場合に、光熱変換層３３だけではバリアできない不純物をバリア層３５でブロックすることができる。図１３（ｂ）は光熱変換層３３そのものをパターニングして区画パターンの役割を兼ねたものであり、不純物が溶出しやすい区画パターンが存在しないため、バリア層は設けられていない。もちろん、図１３（ｃ）に示すように、光熱変換層３３からも不純物が溶出するおそれがある場合などは光熱変換層３３上に更にバリア層を設けてもよい。また、図１３（ｄ）は支持体３１を加工して凹凸をつけて区画パターンの役割を兼ねたものである。この場合も不純物が溶出しやすい区画パターンが存在しないため、バリア層は設けられていないが、さらにバリア層を設けてもよいのは同様である。
【００９６】
本発明における有機ＥＬ素子は、一般的に第二電極が共通電極として形成されるアクティブマトリクス型に限定されるものではなく、例えば、第一電極と第二電極とが互いに交差するストライプ状電極からなる単純マトリクス型や、予め定められた情報を表示するように表示部がパターニングされるセグメント型であってもよい。これらの用途としては、テレビ、パソコン、モニター、時計、温度計、オーディオ機器、自動車用表示パネルなどを例示することができる。
【００９７】
本発明のドナー基板を用いたパターニング方法は、有機ＥＬ素子だけでなく、有機ＴＦＴや光電変換素子、各種センサーなどのデバイスにも適用可能である。例えば、有機ＴＦＴの従来技術として特開２００３−３０４０１４号公報、特開２００５−２３２１３６号公報、特開２００４−２６６１５７号公報などに例示されているように、半導体の前駆体材料をデバイス基板上に直接塗布してから変換することで、半導体層を形成する手法が開示されているが、この半導体層を本発明のドナー基板を用いたパターニング方法によって形成することで、有機ＥＬ素子と同様の効果を得ることが可能である。
【実施例】
【００９８】
以下、実施例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。【００９９】
実施例１
ドナー基板を以下のとおり作製した。支持体として無アルカリガラス基板を用い、洗浄／ＵＶオゾン処理後に、光熱変換層として厚さ１．０μｍのチタン膜をスパッタリング法により全面形成した。次に、前記光熱変換層をＵＶオゾン処理した後に、上にポジ型ポリイミド系感光性コーティング剤（東レ株式会社製、ＤＬ−１０００）をスピンコート塗布し、プリベーキング、ＵＶ露光した後に、現像液（東レ株式会社製、ＥＬＭ−Ｄ）により露光部を溶解・除去した。このようにパターニングしたポリイミド前駆体膜をホットプレートで３５０℃、１０分間ベーキングして、ポリイミド系の区画パターンを形成した。この区画パターンの厚さは２μｍで、断面は順テーパー形状であり、その幅は２０μｍであった。区画パターン内部には幅８０μｍ、長さ２８０μｍの光熱変換層を露出する開口部が、それぞれ１００、３００μｍのピッチで配置されていた。さらに表面にバリア層としてタンタルの金属層を全面に０．４μｍの厚さでスパッタ製膜した。表面にポジ型感光性レジスト（東京応化工業株式会社製：ＰＭＥＲ−Ｐ３００ＲＨ）を塗布し、区画パターン部以外を露光・溶解除去した。レジストの開口部にパーフルオロシランカップリング剤（フッ素を含むシランカップリング剤）のフッ素撥液処理剤（フロロテクノロジー社製：ＦＧ−５０１０）をスピンコート塗布した後に不要な薬剤を水洗し、フォトレジストを剥離した。この基板上に、Ａｌｑ３を１ｗｔ％含むキシレン溶液をインクジェット塗布することで区画パターン内（開口部）にＡｌｑ３からなる平均厚さ２５ｎｍの転写材料を形成した。【０１００】
なお、ドナー基板にインクジェットにより塗布を行った後に区画パターン内の転写材料部表面をＩＯＮ−ＴＯＦ社製ＴＯＦ．ＳＩＭＳ５を用いてＴＯＦ−ＳＩＭＳの分析をすると、不純物として、ＣＦ３＋が３ｅ−３［ピーク強度］、Ｓｉ(ＣＨ３)３＋が１ｅ−３［ピーク強度］検出された。以下の実施例２〜６および比較例１においては実施例１で検出された不純物量を１として相対不純物量を評価した。【０１０１】
デバイス基板は以下のとおり作製した。ＩＴＯ透明導電膜を１４０ｎｍ堆積させた無アルカリガラス基板（ジオマテック株式会社製、スパッタリング成膜品）を３８×４６ｍｍに切断し、フォトリソグラフィー法によりＩＴＯを所望の形状にエッチングした。次に、ドナー基板と同様にパターニングされたポリイミド前駆体膜を、３００℃、１０分間ベーキングして、ポリイミド系の絶縁層を形成した。この絶縁層の高さは１．８μｍで、断面は順テーパー形状であり、その幅は３０μｍであった。絶縁層のパターン内部には幅７０μｍ、長さ２７０μｍのＩＴＯを露出する開口部が、それぞれ１００、３００μｍのピッチで配置されていた。この基板をＵＶオゾン処理し、真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が３×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、正孔輸送層として、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）を２０ｎｍ、ＮＰＤを４０ｎｍ、発光領域全面に蒸着により積層した。【０１０２】
次に、前記ドナー基板の区画パターンと前記デバイス基板の絶縁層との位置を合わせて対向させ、３×１０−４Ｐａ以下の真空中で保持した後に、大気中に取り出した。絶縁層と区画パターンとで区画される転写空間は減圧に保持されていた。この状態で、転写材料の一部と区画パターンの一部が同時に加熱されるように、ドナー基板のガラス基板側から中心波長８００ｎｍのレーザー（光源：半導体レーザーダイオード）を照射し、転写材料のＡｌｑ３をデバイス基板の下地層である正孔輸送層上に転写した。レーザー強度は約３００Ｗ／ｍｍ２、スキャン速度は１．２５ｍ／ｓであり、発光領域全面に転写されるように、レーザーをオーバーラップさせる方式で繰り返しスキャンを実施した。【０１０３】
Ａｌｑ３転写後のデバイス基板を、再び真空蒸着装置内に設置して、装置内の真空度が３×１０−４Ｐａ以下になるまで排気した。抵抗加熱法によって、電子輸送層として下記に示すＥ−１を２５ｎｍ、発光領域全面に蒸着した。次に、ドナー材料（電子注入層）としてフッ化リチウムを０．５ｎｍ、さらに、第二電極としてアルミニウムを１００ｎｍ蒸着して、５ｍｍ角の発光領域をもつ有機ＥＬ素子を作製した。【０１０４】
ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析）装置であるＰＨＩ社製ＡＤＥＰＴ１０１０を用いて有機ＥＬ素子の陰極側からイオンエッチングを行い、転写された発光層を露出させ、その部分における元素分析を行った。セシウムイオンを３ｋｅＶで照射したときに検出されるフッ素、塩素および炭素の元素の検出強度を比較したところ、フッ素強度が炭素強度に対して１×１０−１以下、塩素強度が炭素強度に対して５×１０−３以下であった。なお、発光層位置は素子を斜めに切削してフォトルミネッセンスを測定することにより陰極からの深さを算出する方法であらかじめ特定した。【０１０５】
この素子に２．５ｍＡ／ｃｍ２の一定電流を流したところ５ｃｄ／Ａの初期輝度を示した。流し始めた直後の輝度を初期輝度とし、初期輝度を電流密度で割った値を初期発光効率、さらに一定電流を流し続けて、輝度が初期輝度から半分に低下するまでの時間を輝度半減寿命として測定した。以下の実施例２〜６および比較例１においては実施例１の初期発光効率および輝度半減寿命をそれぞれ１として、相対初期発光効率および相対輝度半減寿命を評価した。【０１０６】
【化２】
2011125570.tif 000004
【０１０７】
実施例２
バリア層としてモリブデンを０．４μｍの厚さで製膜し、フォトリソグラフィー技術で開口部のみを塩化第二鉄溶液でモリブデンをエッチングすることにより区画パターン上のみにバリア層を設けた。それ以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定も実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。【０１０８】
実施例３
バリア層として二酸化珪素を０．４μｍの厚さで積層した。それ以外は実施例１と同様にして同様にして有機ＥＬを作製した。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定も実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。区画パターンからのＣＦ３などの不純物の溶出は抑えられているものの、二酸化珪素の表面が多孔質であるため、基板の洗浄時に残留したと思われる塩素が多く検出された。【０１０９】
実施例４
フッ素含有高分子材料撥液処理剤（フロロテクノロジー社製：ＦＧ-１０１０）を用いて区画パターン上のみに直接撥液処理を行った以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定も実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。【０１１０】
実施例５
ドナー基板のバリア層の上の撥液処理層としてシリコーン樹脂(東レダウコーニング社製：ＳＤ４５８０）を塗布すること以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作成を試みたが、ドナー基板に発光材料をインクジェット塗布する際にインクが撥液層にしみ込み隣の区画内の塗布層と混色する部分が発生した。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定は実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。【０１１１】
実施例６
ドナー基板に撥液処理を加えなかったこと以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子の作製を試みたが、転写材料が区画パターンを乗り越えて濡れ広がり、隣の区画にも塗布されてしまうために本来であれば混色となり塗工不良であるが、本実施例では全区画に同色を塗布するため問題にせずそのままのプロセスを進めた。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定は実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。【０１１２】
比較例１
ドナー基板にポリイミドの区画パターンを作成した後、バリア層形成以降のプロセスを行わず、そのまま区画パターンに転写材料を塗布すること以外は実施例１と同様にして有機ＥＬ素子を作製した。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定は実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。【０１１３】
実施例７
転写材料にＡｌｑ３に対してルブレンを５ｗｔ％含み合計１ｗｔ％の溶質を含むキシレン溶液をインクジェット塗布すること以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定は実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。なお、実施例１で検出された不純物量を１として相対不純物量を評価した。また、初期発光効率は６ｃｄ／Ａを示した。以下の比較例２においては実施例７の初期発光効率および輝度半減寿命を１として相対初期発光効率および相対輝度半減寿命を評価した。【０１１４】
比較例２
転写材料にＡｌｑ３に対してルブレンを５ｗｔ％含み合計１ｗｔ％の溶質を含むキシレン溶液をインクジェット塗布すること以外は比較例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。ドナー基板上の転写材料中の不純物量の分析、有機ＥＬ素子の初期発光効率および輝度半減寿命の測定、有機ＥＬ素子の発光層中のＳＩＭＳ測定は実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。【０１１５】
実施例８
転写材料に下記ＲＨ−１に対して下記ＲＤ−１を０．５ｗｔ％含み合計１ｗｔ％の溶質を含むキシレン溶液をインクジェット塗布すること以外は実施例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。不純物量の分析、初期発光効率および輝度半減寿命の測定は実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。なお、実施例１で検出された不純物量を１として相対不純物量を評価した。また、初期発光効率は５ｃｄ／Ａを示した。以下の比較例３においては実施例７の初期発光効率および輝度半減寿命を１として相対初期発光効率および相対輝度半減寿命を評価した。なお、実施例８および次の比較例３ではＲＤ−１の分子内に不純物とはならないフッ素を含んでいるため、遊離したフッ素の微量分析を行うことができない。このため塩素のみの分析を行っている。【０１１６】
【化３】
2011125570.tif 000005
【０１１７】
比較例３
転写材料に下記ＲＨ−１に対して下記ＲＤ−１を０．５ｗｔ％含み合計１ｗｔ％の溶質を含むキシレン溶液をインクジェット塗布すること以外は比較例１と同様に有機ＥＬ素子を作製した。不純物量の分析、初期発光効率および輝度半減寿命の測定は実施例１と同様にして行い、結果を表１にまとめた。【０１１８】
実施例と比較例の結果、区画パターン上にバリア層を設けた場合は、その領域が全面であっても区画パターン上だけであっても、比較例に対して不純物量が少なく、有機ＥＬ素子はよい性能を示した。転写材料の種類によらず同様の傾向が確認された。また、撥液処理層に関しては、１．フッ素含有シランカップリング剤処理、２．フッ素含有高分子材料撥液処理、３．非フッ素含有高分子撥液処理の順で、有機ＥＬ素子が良好な性能を示した。不純物量は１〜３の順に多くなっていることから、不純物の溶出を抑えることが有機ＥＬ素子の高性能化に大きく寄与することが確認された。【０１１９】
なお、近年の視認性を向上するための発光輝度の向上に対する要求から、必要光量を確保するため高電流でＥＬ素子を駆動する場合がある。一般的に寿命は電流値の１．６乗に反比例することが経験的に知られており、高電流域で用いられる場合に性能低下の影響が拡大する。このため、実施例３〜５のように実施例１との性能比が寿命において８０〜９５％程度である場合であっても、たとえば倍の高電流域では輝度半減寿命が実施例１の７０％以下となり実用上大きく劣る。まして、実施例１との性能比が寿命において７０％程度である比較例では、倍の高電流域では輝度半減寿命が実施例１の３０％以下となり、発光効率もさらに劣っていることから、実用に適さない。【０１２０】
【表１】
2011125570.tif 000006
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
本発明は、有機ＥＬ素子をはじめとし、有機ＴＦＴや光電変換素子、各種センサーなどのデバイスを構成する薄膜のパターニング技術であり、携帯電話やパソコン、テレビ、画像スキャナなどに使用されるディスプレイパネルや、タッチパネル、撮像素子などの製造に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  有機ＥＬ素子（デバイス基板）
１１  支持体
１２  ＴＦＴ（取り出し電極含む）
１３  平坦化層
１４  絶縁層
１５  第一電極
１６  正孔輸送層
１７  発光層
１８  電子輸送層
１９  第二電極
２０  デバイス基板
２１  支持体
２７  転写膜
３０  ドナー基板
３１  支持体
３３  光熱変換層
３４  区画パターン
３５  バリア層
３６  撥液処理層
３７  転写材料
３８  転写領域
３９  反射防止層
４０  マスク
【図１】
2011125570.tif 000007
【図２】
2011125570.tif 000008
【図３】
2011125570.tif 000009
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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